316Acciaio inossidabile Ti / US S31635 / IN 1.4571

1. Sintesi

316Ti è un acciaio inossidabile austenitico basato sulla serie 300 (316) chimica con una deliberata aggiunta di titanio per stabilizzare il carbonio.

Il titanio lega il carbonio come carburi di titanio stabili, prevenendo la precipitazione del carburo di cromo ai bordi del grano quando la lega è esposta a temperature nell'intervallo di sensibilizzazione.

Il risultato è una lega con la resistenza alla corrosione di 316 inoltre una migliore resistenza alla corrosione intergranulare dopo l'esposizione ad alta temperatura.

316Ti è comunemente specificato per i componenti che devono funzionare o sono fabbricati in ~425–900 °C finestra della temperatura (assemblaggi saldati, componenti dell'impianto esposti al calore) dove i soli tipi a basso contenuto di carbonio potrebbero non essere sufficienti.

2. Cosa è 316Acciaio inossidabile Ti?

316Ti è un stabilizzato al titanio, austenitico contenente molibdeno acciaio inossidabile sviluppato per migliorare la resistenza alla corrosione intergranulare dopo la saldatura o l'esposizione prolungata a temperature elevate.

Aggiungendo titanio in proporzioni controllate, il carbonio è preferenzialmente legato come carburi di titanio stabili piuttosto che come carburi di cromo.

Questo meccanismo di stabilizzazione preserva il cromo ai bordi dei grani e riduce significativamente i rischi di sensibilizzazione nell'intervallo di temperature di circa 425–850 °C (800–1560 °F).

Di conseguenza, 316Ti è particolarmente adatto per componenti che verranno saldati e messi in servizio senza ricottura di soluzione post-saldatura, o per applicazioni che comportano un'esposizione termica ciclica o prolungata.

Unisce la resistenza alla corrosione da cloruri di quella convenzionale 316 acciaio inossidabile con stabilità strutturale migliorata a temperature elevate. Gli identificatori internazionali comuni includono US S31635 E IN 1.4571.

Designazioni standard & Equivalenti globali

Varianti chiave e gradi correlati

• 316Di (US S31635 / IN 1.4571)
  La forma stabilizzata al titanio di 316 acciaio inossidabile, destinato a strutture saldate o componenti esposti a temperature intermedie ed elevate dove la resistenza alla sensibilizzazione è fondamentale.
• 316 (US S31600 / IN 1.4401)
  La qualità base legata al molibdeno senza stabilizzazione. Adatto quando è possibile il trattamento termico post-saldatura o quando l'esposizione termica è limitata.
• 316l (US S31603 / IN 1.4404)
  Un’alternativa a basse emissioni di carbonio per ridurre il rischio di sensibilizzazione attraverso il controllo del carbonio anziché la stabilizzazione. Comunemente utilizzato nei recipienti a pressione, tubazioni, e attrezzature farmaceutiche.
• 321 (IN 1.4541)
  Una lega stabilizzata al titanio basata su 304 chimica dell'acciaio inossidabile. Utilizzato quando il molibdeno non è richiesto ma è comunque necessaria la stabilizzazione.
• 347 (Acciaio inossidabile stabilizzato al Nb)
  Utilizza il niobio invece del titanio per la stabilizzazione del carburo. Offre una resistenza alla corrosione intergranulare simile, spesso preferito in alcuni codici di apparecchiature a pressione ad alta temperatura.
• 316H / 316LN
  Varianti ottimizzate per la resistenza alle temperature più elevate (316H) o aumento del contenuto di azoto (316LN). Questi gradi migliorano le prestazioni meccaniche ma non sostituiscono la stabilizzazione del titanio.

3. Composizione chimica tipica dell'acciaio inossidabile 316Ti

I valori sono intervalli tecnici rappresentativi del lavorato, materiale ricotto in soluzione (US S31635 / IN 1.4571 famiglia).

4. Microstruttura e comportamento metallurgico

• Matrice austenitica (γ-Fe): stabile a temperatura ambiente grazie al Ni. La microstruttura è duttile, non magnetico (allo stato ricotto) e incrudimento del lavoro.
• Meccanismo di stabilizzazione: Il Ti reagisce per formare carburi di titanio (Tic) o carbonitruri che rimuovono il C dalla matrice e prevengono la precipitazione di Cr₂₃C₆ ai bordi dei grani durante l'esposizione a ~425–900 °C.
• Finestra e limiti di sensibilizzazione: anche con Ti, esposizione estremamente lunga nell'intervallo di sensibilizzazione o Ti improprio:Il rapporto C può ancora consentire la formazione di carburo di cromo o altri intermetallici. Sono essenziali una corretta pratica della fusione e il controllo del trattamento termico.
• Fasi intermetalliche: esposizione prolungata in determinati intervalli intermedi (soprattutto 600–900 °C) può incoraggiare il sigma (UN) o chi (H) formazione di fase nei gradi austenitici arricchiti in Mo/Cr;
  316Il Ti non è immune: i progettisti devono evitare di rimanere prolungati in questi intervalli o specificare acciai stabilizzati con composizione e storia termomeccanica controllate.
• Precipitazioni dopo il servizio: Le leghe stabilizzate al Ti possono mostrare precipitati fini ricchi di Ti; questi sono benigni o benefici rispetto ai carburi di Cr poiché non riducono il Cr ai bordi dei grani.

5. Proprietà meccaniche: acciaio inossidabile 316Ti

Le figure seguenti sono rappresentante valori per 316Ti lavorato forniti nel solubilizzato / ricotto condizione.

I valori effettivi dipendono dalla forma del prodotto (foglio, piatto, tubo, sbarra), spessore, lavorazione dei fornitori e lotto di calore.

6. Fisico & proprietà termiche e comportamento alle alte temperature

• Conduttività termica: relativamente basso (≈ 14–16 W·m⁻¹·K⁻¹ a 20 °C).
• Coefficiente di dilatazione termica: ~16–17 ×10⁻⁶ K⁻¹ (20–100 ° C.) — superiore agli acciai ferritici.
• Intervallo di fusione: Simile a 316 (solido ~1375 °C).
• Finestra della temperatura di servizio: 316Ti è selezionato appositamente per esposizione a temperature intermedie (ca.. 400–900 ° C.) dove la stabilizzazione impedisce l'attacco intergranulare.
  Tuttavia, l'esposizione prolungata nella finestra 600–900 °C può rischiare la formazione di fase sigma e la riduzione della tenacità: evitare l'esposizione continua a tali temperature a meno che i dati metallurgici non confermino la sicurezza.
• Strisciamento: per carichi sostenuti ad alta temperatura, 316Il Ti non è una lega resistente al creep; utilizzare gradi per alte temperature (per esempio., 316H, 309/310, o leghe di nichel).

7. Comportamento alla corrosione: punti di forza e limiti

Punti di forza

• Resistenza alla corrosione intergranulare dopo esposizione termica nell'intervallo di sensibilizzazione, fornito Ti:C e Ti:i rapporti C disponibili e il trattamento termico siano corretti.
• Buona resistenza alla corrosione generale in mezzi ossidanti e in molti mezzi riducenti; Il Mo contribuisce alla resistenza alla vaiolatura/interstizio simile a 316.
• Preferito per strutture saldate che prevedono un servizio intermittente ad alta temperatura o laddove la ricottura della soluzione post-saldatura non è pratica.

Limitazioni

• Vaiolatura & corrosione interstiziale in ambienti ad alto contenuto di cloruri: 316Ti ha una resistenza alla vaiolatura simile a 316; per servizi gravosi con acqua di mare o cloruro caldo, considerare le leghe duplex o con PREN superiore.
• Cloruro SCC: non immune: l'SCC può verificarsi nel cloruro + stress di trazione + ambienti di temperatura; possono essere necessarie leghe duplex o super-austenitici laddove il rischio di SCC è elevato.
• Fase Sigma e intermetallici: una lunga permanenza a determinate temperature elevate può causare fasi infragilenti indipendentemente dalla stabilizzazione del Ti: progettazione per evitare storie termiche o test.
• Contaminanti industriali: come tutti gli acciai inossidabili, sostanze chimiche aggressive (acidi forti, solventi clorurati ad alta T) può attaccare; eseguire controlli di compatibilità.

8. Elaborazione & Caratteristiche di produzione

316Microstruttura austenitica del Ti + I precipitati di TiC consentono un'eccellente lavorabilità, con piccoli aggiustamenti necessari per gli effetti del titanio:

Prestazioni di saldatura (Vantaggio chiave)

316Ti mantiene una saldabilità superiore, compatibile con GMAW (ME), GTAW (TIG), SMAW (bastone), e FCAW – con il vantaggio fondamentale di non avere alcun trattamento termico post-saldatura (Pwht) richiesto per la resistenza IGC:

• Preriscaldamento: Non richiesto per sezioni di spessore ≤25 mm; sezioni >25 mm può preriscaldarsi a 80–150°C per ridurre il rischio di fessurazione della ZTA.
• Materiali di consumo per saldatura: Utilizzare ER316Ti (GTAW/GMAW) o E316Ti-16 (SMAW) per abbinare il contenuto di titanio e garantire la stabilizzazione del metallo saldato.
• Pwht: Ricottura di distensione opzionale (600–650°C per 1–2 ore) per componenti a pareti spesse, ma non obbligatorio per la resistenza alla corrosione (a differenza di 316, che richiede PWHT per la protezione IGC dopo la saldatura).
• Prestazioni dei giunti saldati: Resistenza alla trazione ≥460 MPa, allungamento ≥35%, e supera il test ASTM A262 IGC: resistenza alla corrosione del metallo saldato equivalente al metallo base.

Formare & Fabbricazione

• Formatura a freddo: L'eccellente duttilità consente l'imbutitura profonda, flessione, e rotolante. Raggio minimo di curvatura: 1× spessore per piegatura a freddo (≤12 mm di spessore), come 316L – I precipitati di TiC non compromettono la formabilità.
• Formatura a caldo: Eseguito a 1100–1250°C, seguito dalla tempra in acqua per mantenere la microstruttura austenitica e la distribuzione del TiC. Evita l'intervallo 450–900°C durante il raffreddamento per prevenire sensibilizzazione accidentale.
• Lavorazione: Lavorabilità moderata (valutato 55-60% rispetto a. AISI 1018 acciaio) – I precipitati di TiC sono più duri dell’austenite, causando un'usura dell'utensile leggermente maggiore rispetto al 316L.
  Velocità di taglio consigliata: 90–140 m/l (Strumenti in carburo) con fluido da taglio per ridurre l'accumulo di calore.

Trattamento termico

• Soluzioni ricottura: Trattamento termico primario (1050–1150 ° C., mantenere 30-60 minuti, tempra dell'acqua) – scioglie i carburi residui (se presente), raffina i cereali, e garantisce una distribuzione uniforme del TiC. Fondamentale per massimizzare la resistenza alla corrosione e la tenacità.
• Ricorrezione di sollievo dallo stress: 600–650°C per 1–2 ore, raffreddamento ad aria: riduce lo stress residuo del 60–70% senza compromettere la stabilità del TiC o la resistenza alla corrosione.
• Evitare una ricottura eccessiva: Temperature >1200°C può causare l'ingrossamento del TiC e la crescita dei grani, ridurre la resistenza alle alte temperature – limitare la temperatura di solubilizzazione a ≤1150°C.

Trattamento superficiale

• Decapaggio & passivazione: Trattamento post-fabbricazione (ASTM A380) per rimuovere le incrostazioni di ossido e ripristinare il film passivo di Cr₂O₃ – i precipitati di TiC non interferiscono con la passivazione.
• Lucidatura: Raggiunge finiture superficiali comprese tra Ra 0,02–6,3 μm. La lucidatura meccanica o elettrolucidata migliora l'igiene e la resistenza alla corrosione, adatto per applicazioni mediche e alimentari.
• Rivestimento: Raramente richiesto a causa della resistenza alla corrosione intrinseca; la zincatura o il rivestimento epossidico possono essere utilizzati per ambienti estremamente ricchi di cloruri (per esempio., piattaforme marine offshore).

9. Applicazioni tipiche dell'acciaio inossidabile 316Ti

316La combinazione unica di stabilità alle alte temperature di Ti, Resistenza alla CIG, e la resistenza alla corrosione lo rendono ideale per ambienti esigenti in cui 316L o 316 potrebbe fallire:

Chimico & Industria petrolchimica (35% della domanda)

• Applicazioni principali: Reattori chimici ad alta temperatura, scambiatori di calore, colonne di distillazione, e tubazioni per la movimentazione dei cloruri, acidi, e solventi organici.
• Vantaggio chiave: Resiste all'IGC durante le saldature ripetute (per esempio., riparazioni di manutenzione) e funzionamento ad alta temperatura (fino a 850°C) – utilizzato nei cracker di etilene e negli impianti di acido solforico.

Aerospaziale

• Applicazioni principali: Sistemi di scarico degli aerei, componenti della turbina, e parti del motore a razzo.
• Vantaggio chiave: Resistenza all'ossidazione ad alta temperatura (≤900°C) e proprietà non magnetiche – compatibili con i sistemi avionici e radar.

Energia nucleare

• Applicazioni principali: Componenti del sistema di raffreddamento del reattore nucleare, generatori di vapore, e rivestimento del carburante (parti strutturali non radioattive).
• Vantaggio chiave: Resistenza IGC alle alte temperature, acqua ad alta pressione (280°C, 15 MPa) e il rispetto degli standard di sicurezza nucleare (per esempio., ASME IIIIII).

Produzione di forni ad alta temperatura

• Applicazioni principali: Rivestimenti del forno, tubi radianti, ed elementi riscaldanti per forni industriali (trattamento termico, sinterizzazione).
• Vantaggio chiave: Mantiene robustezza e resistenza alla corrosione a 800–900°C, con una durata 2-3 volte superiore a 316L in funzionamento continuo ad alta temperatura.

Medico & Industria farmaceutica

• Applicazioni principali: Dispositivi medici sterilizzabili, Attrezzatura di lavorazione farmaceutica, e componenti per camere bianche.
• Vantaggio chiave: Resistenza IGC dopo ripetuti trattamenti in autoclave (121°C, 15 psi) e conformità con la FDA 21 Parte CFR 177 – nessun rischio di contaminazione indotta dalla corrosione.

Marino & Industria offshore

• Applicazioni principali: Tubazioni per piattaforme offshore, impianti di dissalazione dell'acqua di mare, e componenti sottomarini.
• Vantaggio chiave: Resiste alla corrosione dell'acqua di mare e all'SCC, con conformità NACE MR0175 per servizio acido (Fluidi di pozzo contenenti H₂S).

10. Vantaggi & Limitazioni

Vantaggi principali dell'acciaio inossidabile 316Ti

• Resistenza IGC superiore: La stabilizzazione del titanio elimina la precipitazione di Cr₂₃C₆, rendendolo ideale per scenari di saldatura ripetuti o ad alta temperatura, superando il 316L/316H.
• Prestazioni migliorate alle alte temperature: Mantiene la forza, tenacità, e resistenza all'ossidazione fino a 900°C, 50–100°C in più rispetto al 316L.
• Ottima saldabilità: Nessun PWHT obbligatorio per la resistenza alla corrosione, riducendo i costi di produzione e i tempi di consegna.
• Ampia resistenza alla corrosione: Eredita la resistenza ai cloruri del 316, acidi, e servizio aspro, con limiti di temperatura estesi per la conformità NACE.
• Refinità del grano: I precipitati di TiC inibiscono la crescita del grano, migliorando le proprietà meccaniche e la stabilità dimensionale.

Limitazioni chiave dell'acciaio inossidabile 316Ti

• Costo più elevato: 15–20% più caro del 316L (grazie all'aggiunta di titanio), aumento dei costi dei materiali per applicazioni non critiche su larga scala.
• Lavorabilità ridotta: I precipitati di TiC causano una maggiore usura dell'utensile rispetto al 316L, che richiedono utensili specializzati o velocità di taglio inferiori, aumentando i costi di lavorazione di circa il 10-15%.
• Rischio di ingrossamento del TiC: Esposizione prolungata a >900°C provoca l'ingrossamento del TiC, riducendo la resistenza e la tenacità alle alte temperature.
• Resistenza limitata alle temperature molto elevate: Non adatto per servizio continuo superiore a 900°C – utilizzare acciai inossidabili super austenitici (per esempio., 254 Noi) o leghe a base di nichel (per esempio., Inconel 600) Invece.
• Resistenza inferiore rispetto agli acciai inossidabili duplex: Resistenza alla trazione (485–590MPa) è inferiore rispetto ai gradi duplex (per esempio., 2205: 600–800 MPA), che richiedono sezioni più spesse per carichi strutturali.

11. Analisi comparativa: 316Ti vs 316L vs 321 contro duplex 2205

12. Conclusione

316Ti è una variante pragmatica stabilizzata del 316 famiglia, progettato per preservare la resistenza alla corrosione dell'acciaio inossidabile austenitico nei componenti saldati ed esposti al calore.

Quando il contenuto di titanio e il trattamento termico sono adeguatamente controllati, 316Il Ti previene l'esaurimento del cromo intergranulare ed è una scelta robusta per i componenti saldati degli impianti, assemblaggi esposti al calore e ambienti con quantità moderate di cloruro in cui non è possibile garantire la ricottura post-saldatura.

Appalti adeguati, Verifica MTR, Il controllo della procedura di saldatura e l’ispezione periodica sono essenziali per realizzare i vantaggi della lega.

 

Domande frequenti

Qual è la differenza tra 316Ti e 316L?

316Ti è stabilizzato al titanio (Ti aggiunto per formare TiC), mentre il 316L è a basso contenuto di carbonio (L = Do basso).

Entrambi i percorsi riducono il rischio di sensibilizzazione; 316Il Ti è selezionato specificatamente quando i componenti saranno esposti a temperature intermedie e la ricottura post-saldatura non è pratica.

Il titanio rende il 316Ti più resistente alla corrosione rispetto al 316L?

Il ruolo del titanio è quello di prevenire la corrosione intergranulare dopo l’esposizione termica; 316La resistenza alla vaiolatura in massa del Ti è simile a quella del 316/316L (Nel complesso il Mo fornisce una resistenza alla corrosione localizzata paragonabile).

Per ambienti con cloruro più ostili, sono preferite leghe duplex o PREN superiori.

Ho bisogno di metalli d'apporto diversi per saldare il 316Ti?

Non necessariamente: leghe di riempimento corrispondenti (per esempio., ER316L/ER316Ti dove disponibile) vengono utilizzati.

Assicurarsi che la chimica del riempitivo e la procedura di saldatura mantengano la stabilizzazione nella ZTA e nel metallo saldato; consultare i codici di saldatura e le linee guida metallurgiche per le parti critiche.